5 loại phương pháp biến đổi bề mặt chính của sợi carbon
Sợi carbon (CF), là một loại vật liệu gia cố composite mới, đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau và thu hút nhiều sự chú ý. Tuy nhiên, bề mặt của CF tương đối nhẵn và không có nhóm hoạt động. Bề mặt sợi trơ về mặt hóa học nên tính ưa nước kém, độ bám dính kém với nền và dễ rơi ra. Vì vậy, cần phải cải thiện mối liên hệ giữa CF và cốt thép ma trận.
Cho đến nay, các phương pháp biến đổi bề mặt phổ biến của sợi carbon chủ yếu bao gồm sửa đổi lớp phủ, sửa đổi ghép bề mặt, sửa đổi oxy hóa, sửa đổi plasma và sửa đổi khớp, trong đó xử lý oxy hóa và xử lý ghép bề mặt là phổ biến hơn. Phương pháp. Các phương pháp sửa đổi này cải thiện khả năng thấm ướt của sợi, liên kết hóa học và liên kết cơ học với ma trận để tạo thành lớp chuyển tiếp, thúc đẩy sự truyền ứng suất đồng đều và giảm sự tập trung ứng suất.
Bề mặt sợi carbon mịn, có ít nhóm hoạt động và không bám chắc vào ma trận. Trong các ứng dụng thông thường, cần phải cải thiện tốc độ bám dính. Một phương pháp là làm nhám bề mặt sợi carbon mịn thông qua các tác động vật lý, tạo các rãnh hoặc lỗ nhỏ để tăng diện tích tiếp xúc với vật liệu ma trận. Polyme hoặc hạt nano có thể được lấp đầy trong sợi. Trong các rãnh trên bề mặt, sợi và polyme có thể được khóa cơ học với nhau thông qua hình dạng thô của bề mặt sợi sau khi xử lý, dẫn đến hiệu ứng khóa liên động cơ học rõ ràng giữa sợi và ma trận, có lợi cho việc cải thiện độ bền giao diện.
1. Sửa đổi lớp phủ
Việc sửa đổi lớp phủ sợi carbon có thể bao gồm nhiều loại vật liệu, chẳng hạn như muối kim loại, hợp kim kim loại, vật liệu nano carbon, v.v., thông qua quá trình phun, lắng đọng vật lý hoặc hóa học, polyme, phương pháp sol-gel và quy trình phủ. Sau khi phủ, bề mặt CF có những đặc tính khác nhau.
2. Ghép bề mặt
Ghép bề mặt bằng sợi carbon là một phương pháp biến đổi CF được nghiên cứu rộng rãi từ dưới lên. So với các phương pháp phủ và oxy hóa bề mặt, việc ghép bề mặt có thể giúp polyme ghép có độ bám dính tốt hơn với bề mặt CF. Thông qua bức xạ hoặc phản ứng hóa học, phản ứng ghép được kích hoạt trên bề mặt CF và các polyme với các nhóm chức năng được đưa vào bề mặt CF, giúp cải thiện độ bền giao diện của vật liệu composite.
3. Xử lý oxy hóa
Xử lý oxy hóa sợi carbon là một phương pháp sửa đổi đơn giản, không chỉ làm tăng sự phân bố lỗ chân lông và kích thước lỗ chân lông trên bề mặt CF mà còn tạo ra các nồng độ khác nhau của các nhóm chức chứa oxy, có tác động đáng kể đến hiệu quả bám dính và cố định giao diện vật liệu ( I E). Ảnh hưởng.
4. Điều trị bằng huyết tương
Xử lý bằng plasma là phương pháp xử lý nổi bật và thành công đối với nhiều loại vật liệu, bao gồm cả vật liệu carbon. Plasma năng lượng đủ cao được sử dụng để chạm vào bề mặt CF, làm cho các liên kết hóa học bị phá vỡ và tổ chức lại trên bề mặt, từ đó cải thiện cấu trúc bề mặt và hiệu suất của sợi carbon để đạt được độ bám dính tốt giữa CF và vật liệu nền. Xử lý bằng plasma có ưu điểm là vận hành đơn giản, hiệu quả cao, xanh và bảo vệ môi trường.
5. Sửa đổi chung
Các phương pháp sửa đổi đơn lẻ nêu trên ít nhiều có khiếm khuyết. Ví dụ, CF biến tính lớp phủ có độ bám dính thấp giữa lớp phủ và CF, đòi hỏi phải sử dụng dung môi trong quá trình sản xuất, hiệu quả chuẩn bị thấp và khó sản xuất liên tục; đầu tư vào thiết bị xử lý plasma rất tốn kém; trong quá trình oxy hóa và điện phân hóa chất ướt Một số ô nhiễm chất lỏng là không thể tránh khỏi trong quá trình xử lý hóa học và các điều kiện biến đổi phải được kiểm soát chính xác trong quá trình oxy hóa pha khí để ngăn chặn quá trình oxy hóa quá mức phá hủy cấu trúc bên trong của CF và việc sử dụng vật liệu nano hoặc polyme ghép để biến đổi bề mặt của sợi carbon rất phức tạp.
Do đó, khi sửa đổi bề mặt sợi carbon, việc sửa đổi khớp bằng nhiều phương pháp sửa đổi có thể tránh được những thiếu sót khi sử dụng chúng một mình và kết hợp các ưu điểm với nhau. Đây là hướng chính của xử lý biến đổi bề mặt sợi carbon trong tương lai.